Née dans l'état de New-York, Kristen Wiig s'oriente vers un cursus artistique dans l'Arizona. C'est là qu'elle prend pour la première fois un cours de comédie et décide de se lancer dans ce domaine, suivant les conseils de l'un de ses professeurs. Elle effectue ainsi ses débuts de comédienne sur les planches, avant de s'aventurer à la télévision.

Kristen Wiig apparait devant la caméra dès le début des années 2000, en particulier dans des films indépendants comme Life, Death and Mini-Golf. C'est cependant en 2005 qu'elle fait véritablement ses débuts dans le show business en rejoignant l'équipe de la célèbre émission de télévision américaine "Saturday Night Live". Elle y reste jusqu'en 2012 et les divers personnages qu'elle joue marquent les esprits. Ses prestations dans l'émission lui valent d'ailleurs plusieurs nominations aux Emmy Awards.

En plus de son travail dans "Saturday Night Live", Wiig occupe le petit écran en faisant des apparitions dans diverses séries comme 30 Rock, Flight of the Conchords ou encore Bored To Death. Elle prête également sa voix à Lola Bunny pour le "Lunney Tunes Show" et à un personnage d'un épisode des Simpson. Elle se prend facilement au jeu du doublage et réitère l'expérience dans L'Âge de glace 3 - Le Temps des dinosaures, Moi, moche et méchant et Dragons.

En dehors du cinéma d'animation, elle apparait dans des comédies qui la font connaître du public international comme En cloque, mode d'emploi ou encore Sans Sarah rien ne va !. C'est d'ailleurs sur ces films qu'elle commence à travailler aux côtés du très en vogue Judd Apatow, avec qui elle reste très liée.

2011 marque un véritable tournant dans la carrière de Kristen Wigg. Elle a tout d'abord l'occasion de donner la réplique à deux de ses amis, Simon Pegg et Nick Frost, dans Paul. La consécration arrive finalement avec la comédie Mes meilleures amies que Wigg co-écrit et co-produit, entre autre avec Apatow, tout en interprétant le rôle principal aux côtés de Maya Rudolph. Le film devient rapidement une comédie culte.

Après ce succès, Kristen Wiig finit par se tourner pour de bon vers le cinéma et quitte "Saturday Night Live" en 2012. La même année, elle retrouve ses camarades de jeu de Mes meilleures amies, Maya Rudolph, Chris O'Dowd ainsi que Jon Hamm dans Friends With Kids de Jennifer Westfeldt.

Forte de sa popularité, l'actrice s'illustre en 2013 une nouvelle fois grâce au doublage dans Moi, moche et méchant 2, mais également dans Légende Vivantes et le fantasmatique film de Ben Stiller, La vie rêvée de Walter Mitty. Elle tient ensuite le rôle-titre d'Imogène, celui d'une celui auteure new yorkaise sans succès.

Kristen Wiig récidive en animation avec Les Simpson et Dragons 2 et 3 mais reste fidèle à la comédie. Un bon nombre de ses films ne traversent pas l'atlantique en 2014 telles que Welcome to me ou The Diary of a Teenage Girl. Fort heureusement, ce n'est pas le cas de la comédie déjantée Les Cerveaux.

En 2015, un genre inédit vient s'immiscer dans sa filmographie, la science-fiction. Dans Seul Sur Mars, elle s'allie à Jessica Chastain et Chiwetel Ejiofor pour sauver Matt Damon, le tout sous la houlette de Ridley Scott. Elle rejoint l'année suivante le reboot 100% féminin de S.O.S Fantômes avec l'autre star du rire Melissa McCarthy, puis retrouve Damon en 2018 pour les besoins de la satire dystopique Downsizing. En 2020, elle se glisse dans la peau de l'ennemie de l'héroïne dans Wonder Woman 1984.